KR101483770B1 - 보일러 안전밸브용 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보일러 안전밸브용 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 보일러의 증기압력이 과도하게 상승하는 경우 내부의 증기를 외부로 배출하도록 하는 보일러 안전밸브의 동작을 모니터링 및 제어하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 보일러 안전밸브용 제어 시스템은, 일면에 1개의 서보밸브와 다수 개의 안전밸브 개폐장치 구비되고, 보일러 내부의 증기압 이상 시 개폐 동작하여 상기 보일러 내부 압력을 조절하는 안전밸브; 상기 개폐장치의 개폐 동작을 위한 유압, 상기 개폐장치 내부의 솔레노이드밸브 복귀력, 상기 안전밸브의 동작신호 전송 및 상기 안전밸브의 전력계통 중 어느 하나의 고장을 감지하는 감지장치; 상기 고장 감지시 경보를 발생하고, 상기 고장이 발생한 고장위치를 램프로 점등하여 표시하는 표시장치; 및 상기 안전밸브의 개폐 동작을 제어하고, 상기 감지장치에 의한 감지결과를 표시장치에 전송하며, 상기 안전밸브의 고장 시 내부 부품의 수리를 위해 발전설비의 동작을 제어하는 제어장치;를 포함하고, 상기 제어장치는 고장 발생시 상기 램프를 기 설정된 속도로 깜빡이도록 제어하고, 상기 고장의 심각성에 따라 서로 다르게 기 설정된 깜빡임 속도로 점등하거나, 서로 다른 색상으로 깜빡이도록 제어하며, 상기 안전밸브에 연결된 안전밸브 개폐장치의 솔레노이드밸브를 동작시키기 위한 전원 릴레이는 이중화하여 구성되고, 상기 릴레이를 통해 유입되는 전류, 전압을 상기 제어장치가 실시간으로 감시하는 것을 특징으로 한다.

Description

보일러 안전밸브용 제어 시스템{CONTROL SYSTEM FOR BOILER SAFETY VALVE}

본 발명은 보일러 안전밸브용 제어 시스템에 관한 것으로서, 특히 보일러의 증기압력이 과도하게 상승하는 경우 내부의 증기를 외부로 배출하도록 하는 보일러 안전밸브의 동작을 모니터링 및 제어하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 고압의 증기를 생산하고 사용하는 보일러 설비에서 증기의 압력과 온도를 잘 관리하고, 고압·고온의 증기로부터 설비와 인명을 보호하는 것은 매우 중요한 과제이다.

대부분의 보일러 설비에서 물이나 증기의 압력과 온도를 조절하는 것은 제어 밸브가 담당하지만, 비정상적인 상황, 즉 압력이 과도하게 증대되는 물이나 증기를 배출시켜서 설비의 파손을 방지할 수 있는 안전밸브가 필수적으로 설치된다.

이러한 안전밸브는 보일러 내의 증기의 압력이 과도하게 상승하는 경우에 외부로 기체를 배출하는 기능을 한다. 예컨대, 발전소에는 증기압력의 비정상적인 상승을 방지하기 위하여 발전기 각 호기당 주 증기용 4개와 재열 증기용 4개가 설치된다. 주 증기용 4개는 과열기 출구에 4개가 설치되고 재열 증기용 4개는 재열기 입구측에 2개 출구측에 2개가 각각 설치되어 있다.

일반적으로 발선소의 보일러에 사용되는 안전밸브는 통상적으로 1개의 서보밸브와 다수의 SBE(Safety valve Bypass Element)(이하, 안전밸브 개폐장치)가 각각 소정의 각도로 위치하며, 내부에는 각각 작동 실린더(미도시)를 포함하고 있다. 서보밸브는 작동 실린더에 연결되어 원하는 기계적 변위을 얻기 위해 유압을 조절하여 작동 실린더를 제어하는 역할을 한다.

이와 같은 보일러의 안전밸브는 보일러 내 증기압력이 과도하게 상승할 때 사고를 방지하기 위하여 필수적인 장치이므로, 이러한 안전밸브를 실시간으로 모니터링하고 그 동작을 제어하는 것은 매우 중요하다. 이를 위해 종래에는 안전밸브용 제어 시스템을 마련하여 안전밸브를 모니터링하고 제어하도록 하고 있다.

하지만, 종래의 경우 PCB 기반의 제어보드를 사용하여 응답속도와 처리속도에 한계가 있고, 안전밸브의 안전밸브 개폐장치를 직접적으로 감시하는 기능이 없었다. 또한, 안전밸브의 고장발생시 안전밸브 전체의 고장만을 감지할 뿐이며 안전밸브의 어느 부분에서 고장이 발생하였는지를 정확하게 알 수 없기 때문에 경우에 따라서는 안전밸브의 수리를 위해서 보일러를 정지해야 하는 문제점이 있다.

이 경우 또한 제어 시스템에서의 고장인지 안전밸브에서의 고장인지 파악이 안되어 비상인원이 두 곳을 동시에 확인해야 하는 번거로움이 있고 안전밸브의 전반적인 상황에 대해 전체적으로 모니터링하고 이를 제어할 수 없기 때문에 안전밸브에 대한 유지보수 등이 어렵다는 문제점을 안고 있다.

등록특허 제10-0619279호 등록특허 제10-1085997호

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 발전소의 보일러 안전밸브를 전체적으로 모니터링하고 이를 제어할 수 있도록 하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 보일러 안전밸브의 안전밸브 개폐장치를 실시간으로 감시하고 안전밸브의 고장발생시 어느 부분에서 고장이 발생하였는지를 확인할 수 있도록 하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.

또한, 본 발명은 보일러 안전밸브의 모니터링 및 제어시 응답속도 및 처리속도가 향상되고, 다양한 영역에서 이중화를 구현함으로써 안정적인 제어가 가능하도록 하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 보일러 안전밸브용 제어 시스템은, 일면에 1개의 서보밸브와 다수 개의 안전밸브 개폐장치 구비되고, 보일러 내부의 증기압 이상 시 개폐 동작하여 상기 보일러 내부 압력을 조절하는 안전밸브; 상기 개폐장치의 개폐 동작을 위한 유압, 상기 개폐장치 내부의 솔레노이드밸브 복귀력, 상기 안전밸브의 동작신호 전송 및 상기 안전밸브의 전력계통 중 어느 하나의 고장을 감지하는 감지장치; 상기 고장 감지시 경보를 발생하고, 상기 고장이 발생한 고장위치를 램프로 점등하여 표시하는 표시장치; 및 상기 안전밸브의 개폐 동작을 제어하고, 상기 감지장치에 의한 감지결과를 표시장치에 전송하며, 상기 안전밸브의 고장 시 내부 부품의 수리를 위해 발전설비의 동작을 제어하는 제어장치;를 포함하고, 상기 제어장치는 고장 발생시 상기 램프를 기 설정된 속도로 깜빡이도록 제어하고, 상기 고장의 심각성에 따라 서로 다르게 기 설정된 깜빡임 속도로 점등하거나, 서로 다른 색상으로 깜빡이도록 제어하며, 상기 안전밸브에 연결된 안전밸브 개폐장치의 솔레노이드밸브를 동작시키기 위한 전원 릴레이는 이중화하여 구성되고, 상기 릴레이를 통해 유입되는 전류, 전압을 상기 제어장치가 실시간으로 감시한다.

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본 발명에서 상기 표시장치는, 상기 안전밸브의 고장시 상기 고장이 발생한 위치 및 상기 고장 내용에 따른 조치가 가능하도록 수리 메뉴얼을 표시한다.

본 발명에서 상기 안전밸브의 고장 감지시 상기 안전밸브의 개폐를 수동으로 조작하도록 상기 제어장치에 신호를 보내는 입력장치를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 제어 시스템을 PLC 제어보드로 구현함으로써 종래에 비해 처리속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 제어 시스템에서 보일러 안전밸브를 제어함에 있어서 다양한 영역에서 이중화를 구현함으로써 안정적으로 안전밸브의 동작을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 보일러 안전밸브의 동작상황을 디스플레이함으로써 관리자가 안전밸브에 대하여 전체적으로 현황을 확인할 수 있으며, 고장발생시 그 고장난 부분을 표시함으로써 어느 부분에 고장이 발생하였는지를 알 수 있고, 이에 즉각적인 수리가 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템이 연결되는 안전밸브의 외관 사시도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 외관 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 블록도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 이중화를 나타낸 회로도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 작동 예를 설명하기 위한 회로도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 표시부에서 모니터링하는 예시도.

이하에서 , 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템이 연결되는 안전밸브의 외관 사시도이다.

도 1에 도시된 안전밸브의 일례를 참조하면, 본 발명에 따른 안전밸브(300)에는 그 일면에 1개의 서보밸브(310)와 다수개의 안전밸브 개폐장치(320)가 위치한다. 상기 서보밸브(310)는 발전소의 보일러 운전시 유압을 조절하여 안전밸브(300)의 작동을 위한 제어를 담당한다. 또한, 상기 안전밸브 개폐장치(320)는 보일러의 증기 압력 상승시 상기 안전밸브(300)가 증기를 배출하도록 한다.

상기 안전밸브(300)와 안전밸브 개폐장치(320) 사이에는 안전밸브 개폐장치 가드(400)가 상기 안전밸브에서 상기 안전밸브 개폐장치(320)의 교체가 이루어지도록 탈부착이 가능한 구성으로 설치되어 발전소 운전 중 상기 안전밸브 개폐장치(320)의 건전성 확인이 가능하도록 한다.

본 발명에서는 상기한 구성의 안전밸브(300)의 증기 압력 상승시 상기 안전밸브(300)를 개방하여 증기를 배출하는 동작과정에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템은 상기와 같은 구성을 가진 안전밸브(300)의 개방 및 폐쇄에 대한 동작을 제어하고 정기적인 성능검사를 위해 동작한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제널 시스템의 외관 사시도이다.

도 2를 참조하면, 보일러 안전밸브용 제어 시스템(10)은 금속재의 판넬을 사용하여 직사각형태의 외형으로 구성된다. 상기 제어 시스템(10)은 H/W 보드가 위치한 본체부(12)와 앞면에는 여닫을 수 있는 힌지 구조의 앞면부(11)가 마련된다.

상기 앞면부(11)는 투명한 플라스틱 재질 또는 유리로 그 일부분이 형성되어, 상기 제어 시스템(10)을 동작시키기 위한 운영패널(13)이 외부에서 보이도록 구성된다. 상기 보일러 안전밸브용 제어 시스템(10)은 단일 또는 하나 이상이 동일한 장소 또는 한 장소에 일괄적으로 설치될 수도 있다. 이는 다수개의 안전밸브(300)를 제어하기 위함이다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 블록도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(10)은 안전밸브(300)와 연결되어 상기 안전밸브(300)로부터 보내지는 신호를 수신하고, 상기 안전밸브(300)의 동작을 제어한다. 상기 제어 시스템(10)은 표시장치(110), 감지장치(120). 제어장치(130) 및 입력장치(140)를 포함하여 구성된다.

감지장치(120)는 안전밸브(300)의 동작 시 발생하는 상태신호를 수신하여 상기 안전밸브(300)의 고장을 감지한다. 보다 자세히는, 상기 안전밸브(300)의 개폐 동작을 위한 유압, 안전밸브(300)와 연결된 안전밸브 개폐장치(320) 내부의 솔레노이드밸브(미도시) 복귀력, 안전밸브(300)의 동작신호 전송, 안전밸브(300)의 전력계통 중 어느 하나에 해당하는 고장 발생시 상기 각 부분별 상태를 측정하는 장치(미도시)에서 발생하는 측정치를 수신하고, 상기 수신된 측정치와 기 저장된 기준치와 비교하고, 상기 측정치가 상기 기준치를 초과할 경우 이를 감지한다.

설계조건에 따라 상기 감지장치(120)는 상기 안전밸브(300) 이외에 보일러의 작동과 관련하여 상기 보일러의 운전중 발생하는 각종 측정치, 즉 보일러의 동작에 의한 발전소 출력치, 보일러에서 생산된 증기의 유압 측정치 등을 수신하고, 이를 이용하여 상기 보일러의 이상 여부를 감지할 수도 있다.

표시장치(110)는 상기 안전밸브(300)의 고장 감지 시 경보를 발생하고, 상기 고장위치를 램프(111)로 점등하여 표시한다. 도 2를 참조하면, 상기 표시장치(110)는 운영패널(13)의 하부에 위치하며, 상기 안전밸브(300) 또는 보일러의 운영 상태에 따라 다수개의 램프(111)와 디스플레이를 통해 동작상태를 표시한다. 상기 동작상태의 표시를 위한 디스플레이는 터치스크린으로 구현되어 관리자로부터 명령을 입력받을 수도 있다.

각 램프(111)는 상기 안전밸브(300)를 구성하는 안전밸브 개폐장치(320), 서보밸브(310), 솔레노이드밸브, 유량조절밸브(미도시) 등 상기 보일러를 구성하는 각 부위별 작동 상태를 점등함으로써 나타낸다. 이로써, 상기 램프(111) 점등 상태에 따라 관리자는 상기 안전밸브(300)의 운용을 위한 적절한 조치를 취할 수 있도록 한다. 또한, 상기 표시장치(110)는 상기 안전밸브(300)의 이상 또는 고장 시 상기 램프(111)를 기 설정된 속도로 깜빡거리거나 빨간색으로 점등하여 관리자에게 알릴 수 있으며, 이와 함께 상기 운영패널(13)에 별도의 스피커(미도시)를 구비하여 소리로써 경보를 발생할 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 입력장치(140)는 상기 보일러 안전밸브(300)의 개폐를 수동으로 조작 또는 상기 보일러의 전력계통 조작 및 보일러의 운영을 위한 제어를 위해 후술하는 제어장치(130)에 신호를 보내도록 관리자로 하여금 명령을 입력받는다. 상기 입력장치(140)는 버튼, 스위치 또는 키를 통해 관리자로부터 입력받을 수 있다.

제어장치(130)는 안전밸브(300)의 개폐 동작을 제어하고, 상기 감지장치(120)에 의한 감지결과를 표시장치(110)에 전송하며, 상기 안전밸브(300)의 고장 시 내부 부품의 수리를 위해 발전설비의 동작을 제어한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 이중화를 나타낸 회로도이다.

제어장치(130)는 보일러의 안전밸브(300) 내부 증기의 흐름을 정상적으로 유지하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 안전밸브 개폐장치(320)에 연결된 릴레이(350)를 이중화하여 구성한다. 상기 릴레이(350)를 이용한 전원의 이중화는 상기 안전밸브(300)에 연결된 안전밸브 개폐장치(320) 내부의 솔레노이드밸브와 유량조절밸브의 정상적인 작동을 유지하기 위함이다. 상기 릴레이(350)는 제1릴레이(R1)와 제2릴레이(R2)로 구성이 되는데, 상기 제1릴레이(R1)와 제2릴레이(R2) 둘 중 어느 하나에 이상이 발생하더라도 원활한 전원 공급을 가능하게 함으로써 솔레노이드밸브와 유량조절밸브의 작동 및 제어를 유지시킬 수 있다. 상기 릴레이(350)의 제1릴레이(R1)와 제2릴레이(R2)의 작동과 고장 여부는 상기 표시장치(110) 또는 램프(111)를 통해 관리자에게 통보할 수 있다. 또한, 상기 릴레이(350)를 통해 유입되는 전류, 전압은 실시간으로 감시될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 작동 예를 설명하기 위한 회로도이다. 도 5(a)를 참조하면, 본 발명에 따른 실시 예에서는 관리자가 운영패널(13)의 입력장치(140)에 키를 꼽아 동작시켜 보일러의 안전밸브(300)를 테스트하기 위해 ON/OFF 동작을 수행한다. 본 발명에서는 보일러 안전밸브(300)의 안전밸브 개폐장치(320)를 실시간으로 감시하고 안전밸브(300)의 고장발생 감지뿐만 아니라 상기 입력장치(140)를 통해 명령을 내림으로써 고장이전에 보일러 내부의 테스트를 수행할 수 있다. 이는, 안전밸브의 고장을 미연에 예방할 수 있고, 수동 조작을 함으로써 자동으로 보일러의 상태 감시 중 발견하지 못하는 부분까지 관리할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 일실시 예로, 보일러의 안전밸브용 압력 스위치의 단절 여부에 따라 램프 중 "Alarm"과 "isolated" 램프가 동시에 깜박이고, 보일러의 수동 작동 시, 표시장치(110) 중 디스플레이가 또는 압력 스위치가 멈추었다면 "Alarm" 램프를 깜빡인다. 또한, 관리자로 하여금 상기 보일러의 상태에 따른 각 상황별 행동을 안내하기 위해 상기 램프(111)를 깜빡일 수 있다. 또한, "Tripped Lamp" 점멸시 PS 밸브를 Trip하도록 하거나, Select Lamp 가 점멸시 Select S/W 를 Push하도록 상기 관리자로 하여금 유도한다.

각 상황별 상기 램프(111)의 동작을 위한 점등 순서, 점등 개수, 점등 횟수 등은 설계조건에 따라 달라질 수 있으며, 상기 램프(111)의 동작을 위한 설정은 별도의 저장장치(미도시)에 저장된다.

도 5(b)는 본 발명의 운영패널(13)의 디스플레이 동작 상태를 나타낸다. 도 5(b)에 도시된 바와 같이, 안전밸브(300)의 전기회로도를 표시하여 밸브의 Trip상태, 안전밸브 개폐장치(320) 상태, 밸브 전원 흐름을 모니터링 할 수 있도록 한다.

또한, 상기 디스플레이의 하단부에 위치하는 메뉴를 터치하여 관리자가 원하는 화면으로 이동가능하다. "Life Time" 메뉴를 누르면, 안전밸브(300)의 릴레이(320) 상태를 확인할 수 있고, "전류 측정" 메뉴를 누르면 보일러를 구성하는 밸브별 전류를 확인할 수 있다. 상기 모니터링시 상기 디스플레이는 각 회로의 부분별로 고장의 심각성에 따라 서로 다른 색, 예를 들어 녹색, 보라색, 회색 등으로 표시한다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템의 표시부에서 모니터링하는 예시도이다. 만약, 보일러의 안전밸브(300)의 문제가 발생한다면 표시장치(110)의 디스플레이는 문제 발생을 알리는 화면을 표시하여 관리자로 하여금 조치를 취할 수 있도록 안내메시지를 표시한다. 상기 관리자가 문제에 대처를 완료했을 경우에는 "확인 완료"를 재검사를 원할 경우 "다시 검사" 메뉴를 선택하여 표시장치(110)의 터치스크린을 관리자가 터치하여 입력하거나, 상기 입력장치(140)를 통해 입력한다.

이로써, 본 발명에 따른 보일러 안전밸브용 제어 시스템은 보일러 안전밸브(300)의 동작상황을 표시함으로써 관리자가 안전밸브(300)에 대하여 전체적인 현황을 실시간으로 확인할 수 있으며, 고장발생시 그 고장난 부분을 표시 및 정보를 제공하고 상기 고장에 따른 메뉴얼을 제공함으로써 어느 부분에 고장이 발생하였는지를 알 수 있고, 고장 발생시 즉각적인 수리가 이루어지도록 한다.

10 : 안전밸브용 제어 시스템 11 : 앞면부
12 : 본체부 13 : 운영패널
110 : 표시장치 111: 램프
120 : 감지장치 130 : 제어장치
300 : 안전밸브 310 : 서보밸브
320 : 안전밸브 개폐장치 400 : 안전밸브 개폐장치 가드

Claims (5)

1. 일면에 1개의 서보밸브와 다수 개의 안전밸브 개폐장치가 구비되고, 보일러 내부의 증기압 이상 시 개폐 동작하여 상기 보일러 내부 압력을 조절하는 안전밸브;
   상기 개폐장치의 개폐 동작을 위한 유압, 상기 개폐장치 내부의 솔레노이드밸브 복귀력, 상기 안전밸브의 동작신호 전송 및 상기 안전밸브의 전력계통 중 어느 하나의 고장을 감지하는 감지장치;
   상기 고장 감지시 경보를 발생하고, 상기 고장이 발생한 고장위치를 램프로 점등하여 표시하는 표시장치; 및
   상기 안전밸브의 개폐 동작을 제어하고, 상기 감지장치에 의한 감지결과를 표시장치에 전송하며, 상기 안전밸브의 고장 시 내부 부품의 수리를 위해 발전설비의 동작을 제어하는 제어장치;를 포함하고,
   상기 제어장치는 고장 발생시 상기 램프를 기 설정된 속도로 깜빡이도록 제어하고, 상기 고장의 심각성에 따라 서로 다르게 기 설정된 깜빡임 속도로 점등하거나, 서로 다른 색상으로 깜빡이도록 제어하며,
   상기 안전밸브에 연결된 안전밸브 개폐장치의 솔레노이드밸브를 동작시키기 위한 전원 릴레이는 이중화하여 구성되고, 상기 릴레이를 통해 유입되는 전류, 전압을 상기 제어장치가 실시간으로 감시하는 것을 특징으로 하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 표시장치는,
   상기 안전밸브의 고장시 상기 고장이 발생한 위치 및 상기 고장 내용에 따른 조치가 가능하도록 수리 메뉴얼을 표시하는 것을 특징으로 하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 안전밸브의 고장 감지시 상기 안전밸브의 개폐를 수동으로 조작하도록 상기 제어장치에 신호를 보내는 입력장치; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보일러 안전밸브용 제어 시스템.

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